TWI791811B - 偏光件及偏光板 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種薄型且具有非常優異之耐熱性的偏光件。本發明之偏光件係由含有碘之聚乙烯醇系樹脂薄膜所構成，且游離硼酸含量為0.4重量%以下。

Description

偏光件及偏光板
本發明涉及一種偏光件及偏光板。
發明背景 在代表性之影像顯示裝置即液晶顯示裝置中，由於其影像形成方式，而於液晶單元的兩側配置有偏光件(實質上為包含偏光件之偏光板)。偏光件代表上可以碘等二色性物質將聚乙烯醇(PVA)系樹脂薄膜予以染色來製造(譬如專利文獻1及2)。而近年來，影像顯示裝置的薄型化需求大增。所以，亦對偏光件要求進一步的薄型化。惟，偏光件愈薄，耐熱性便會愈低，而有在高溫環境下光學特性容易變化之問題。
先行技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本專利第5048120號公報 專利文獻2：日本特開2013-156391號公報
發明概要 發明欲解決之課題 本發明是為了解決以往課題而成者，其主要目的在於提供一種薄型且具有非常優異之耐熱性的偏光件。
用以解決課題之方法 本發明之偏光件係由含有碘之聚乙烯醇系樹脂薄膜所構成， 且游離硼酸含量為0.4重量%以下。 在一實施形態中，上述偏光件之厚度為7μm以下。 在一實施形態中，上述偏光件之碘含量為10重量%~25重量%。 根據本發明之另一面向係提供一種偏光板。該偏光板包含：上述偏光件、與積層在該偏光件之單側或兩側的保護薄膜。
發明效果 根據本發明，將偏光件所含游離硼酸之含量設為0.4重量%以下，可實現一種長期備受期待卻一直未能實現之薄型且具有非常優異之耐熱性的偏光件。
用以實施發明之形態 以下說明本發明之實施形態，惟本發明不受該等實施形態限定。
A.偏光件 A-1.偏光件概述 本發明之實施形態之偏光件係由含有碘之聚乙烯醇(PVA)系樹脂薄膜所構成，且游離硼酸含量為0.4重量%以下。
偏光件的游離硼酸含量宜為0.39重量%以下，且較佳為0.38重量%以下。游離硼酸含量的下限例如為0.01重量%。如上所述，本發明的特徵之一並非著眼於偏光件所含之所有硼酸的含量，而是在於著眼於游離硼酸之含量。令偏光件的游離硼酸含量在上述之範圍內，可使其耐熱性優異，而可抑制高溫環境下光學特性(例如單體透射率)之變化。偏光件的游離硼酸含量在代表上可使用感應耦合電漿發射光譜分析(ICP-AES)法並依以下程序求得。亦即將偏光件凍結粉碎而製得測定試料，並將該測定試料與2-乙基-1,3-己二醇/氯仿(體積比：10/90)混合溶液混合，再將該混合物過濾而製得濾液，並使用ICP發射光譜分析裝置來定量該濾液中的硼含量。將所得硼含量視為全部皆來自硼酸，並將濾液中的硼酸視為全部皆來自偏光件的游離硼酸，將硼含量換算為偏光件的游離硼酸含量。在一實施形態中，可藉由如後述般在偏光件之製造方法中的乾燥步驟中於較以往加熱溫度更低的溫度(宜為50℃以下)下進行乾燥處理，來將偏光件的游離硼酸含量調整至上述範圍內。
偏光件其厚度上限在一實施形態中為7μm，在另一實施形態中為3μm，又在另一實施形態中為2μm。厚度下限在一實施形態中為0.5μm，在另一實施形態中為0.6μm，至於在另一實施形態中為0.8μm。根據本發明之實施形態，即使為厚度薄之偏光件，仍可實現如後述所期望的單體透射率。
偏光件的碘含量可適宜設定成可兼具充分的偏光性能與最佳的單體透射率。碘含量宜為10重量%~25重量%，且較佳為15重量%~25重量%。根據本發明之實施形態，可在具有如所述極高碘含量之偏光件中實現在以往難實現之非常優異的耐熱性。更詳細而言，可在具有極高碘含量之偏光件中，顯著抑制在高溫環境下之光學特性之變化。本說明書中的「碘含量」意指偏光件(PVA系樹脂薄膜)中所含之所有碘的量。更具體而言，碘在偏光件中以碘離子(I- )、多碘離子(I3 - 、I5 - )等形態存在，而本說明書中的碘含量意指包含所有該等形態之碘的量。碘含量可利用譬如螢光X射線分析之檢量曲線法來算出。另，多碘離子在偏光件中係以形成有PVA-碘錯合物之狀態存在。藉由形成所述錯合物，可在可見光之波長範圍內展現吸收二色性。具體而言，PVA與三碘化物離子之錯合物(PVA・I3 - )在470nm附近具有吸光峰；PVA與五碘化物離子之錯合物(PVA・I5 - )在600nm附近具有吸光峰。結果，多碘離子可根據其形態在可見光之寬廣範圍內吸收光。另一方面，碘離子(I- )在230nm附近具有吸光峰，其與可見光之吸收無實質關聯。因此，以與PVA之錯合物狀態存在的多碘離子主要係與偏光件之吸收性能有關。
偏光件之單體透射率(Ts)宜為30.0%~43.0%，較宜為35.0%~41.0%。偏光件的偏光度以99.9%以上為佳，99.95%以上較佳，99.98%以上更佳。透過將單體透射率設定得較低並將偏光度設得較高，可提高對比，並可使黑顯示顯示得更黑，因此可實現一種具有優異畫質的影像顯示裝置。另，單體透射率係以附積分球之分光光度計測得之值。單體透射率係以JIS Z8701之2度視野(C光源)測定並進行光視效能校正所得之Y值，舉例而言，可用附積分球之分光光度計(日本分光股份有限公司製，製品名：V7100)進行測定。
A-2.PVA系樹脂薄膜 形成PVA系樹脂薄膜之PVA系樹脂可舉如聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物。聚乙烯醇可藉由將聚乙酸乙烯酯皂化而得。乙烯-乙烯醇共聚物可藉由將乙烯-乙酸乙烯酯共聚物皂化而得。PVA系樹脂之皂化度通常為85莫耳%以上且低於100莫耳%，宜為95.0莫耳%~99.95莫耳%，更宜為99.0莫耳%~99.93莫耳%。皂化度可依JIS K 6726-1994而求得。藉由使用所述皂化度的PVA系樹脂，可獲得耐久性優異的偏光件。皂化度太高時，會有膠化之虞。
PVA系樹脂的平均聚合度可按目的適當選擇。平均聚合度通常為1000~10000，宜為1200~4500，更宜為1500~4300。另，平均聚合度可按JIS K 6726-1994而求得。
PVA系樹脂薄膜之厚度並無特別限制，可根據所期望之偏光件厚度設定。PVA系樹脂薄膜之厚度譬如為10μm~200μm。
在一實施形態中，PVA系樹脂薄膜亦可為形成於基材上之PVA系樹脂層。基材與PVA系樹脂層之積層體可藉由譬如下述方法等而製得：將包含上述PVA系樹脂之塗佈液塗佈於基材之方法、將PVA系樹脂薄膜積層至基材之方法等。
B.偏光件之製造方法 B-1.概述偏光件之製造方法 本發明實施形態之偏光件之製造方法包含將PVA系樹脂薄膜至少進行延伸及染色。代表上，該製造方法包含準備PVA系樹脂薄膜之步驟、延伸步驟、染色步驟、交聯步驟、洗淨步驟及乾燥步驟。又，亦可因應需要於延伸步驟前具有膨潤步驟。供有PVA系樹脂薄膜的各步驟可以任意且適當的順序及時序進行。因此，各步驟可按上述順序進行，亦可以不同於上述之順序進行。亦可因應需求將1個步驟進行多次。此外，上述以外之步驟(譬如不溶解步驟)可以任意且適當的時序進行。另，若為基材上形成有PVA系樹脂薄膜之PVA系樹脂層，可將基材與PVA系樹脂層之積層體供於上述步驟。
以下說明各步驟，惟如上述，各步驟可以任意且適當的順序進行，不受記載順序所限制。
B-2.延伸步驟 在延伸步驟中，PVA系樹脂薄膜代表上係被單軸延伸至3倍~7倍。延伸方向可為薄膜之長邊方向(MD方向)，亦可為薄膜之寬度方向(TD方向)。延伸方法可為乾式延伸，亦可為濕式延伸，或可將該等予以組合。又，亦可在進行交聯步驟、膨潤步驟、染色步驟等時將PVA系樹脂薄膜予以延伸。另，延伸方向可對應於所得之偏光件的吸收軸方向。
B-3.膨潤步驟 膨潤步驟通常係在染色步驟前進行。膨潤步驟譬如可藉由將PVA系樹脂薄膜浸漬於膨潤浴中來進行。膨潤浴通常可用蒸餾水、純水等水。膨潤浴亦可含有水以外之任意且適當的其他成分。其他成分可舉醇類等溶劑、界面活性劑等添加劑、碘化物等。碘化物可舉出例如：碘化鉀、碘化鋰、碘化鈉、碘化鋅、碘化鋁、碘化鉛、碘化銅、碘化鋇、碘化鈣、碘化錫、碘化鈦等。宜使用碘化鉀。膨潤浴之溫度譬如為20℃~45℃。又，浸漬時間譬如為10秒~300秒。
B-4.染色步驟 染色步驟係以二色性物質將PVA系樹脂薄膜進行染色之步驟。宜藉由使其吸附二色性物質來進行。該吸附方法可舉如：使PVA系樹脂薄膜浸漬於含二色性物質之染色液中的方法、將該染色液塗敷於PVA系樹脂薄膜上的方法、及將該染色液噴霧至PVA系樹脂薄膜的方法等。理想為使PVA系樹脂薄膜浸漬於染色液中的方法。因為可良好吸附二色性物質。
上述二色性物質可舉如碘、二色性染料。且以碘為宜。採用碘作為二色性物質時，染色液宜使用碘水溶液。碘水溶液之碘含量宜相對於水100重量份為0.04重量份~5.0重量份。為了提高碘對水的溶解度，宜於碘水溶液中摻混碘化物。碘化物宜使用碘化鉀。碘化物含量宜相對於水100重量份為0.3重量份~15重量份。
染色液於染色時之液溫可設定成任意且適當之值，舉例如20℃~50℃。使PVA系樹脂薄膜浸漬於染色液時，浸漬時間譬如為5秒~5分鐘。
B-5.交聯步驟 在交聯步驟中，通常係使用硼化合物作為交聯劑。硼化合物可舉如硼酸、硼砂等。且以硼酸為宜。在交聯步驟中，硼化合物通常係以水溶液之形態做使用。
使用硼酸水溶液時，硼酸水溶液之硼酸濃度譬如為1重量%~15重量%，宜為1重量%~10重量%。更可使硼酸水溶液中含有碘化鉀等碘化物；硫酸鋅、氯化鋅等鋅化合物。
交聯步驟可以任意且適當的方法進行。譬如可舉：將PVA系樹脂薄膜浸漬於含硼化合物之水溶液中的方法、將含硼化合物之水溶液塗佈至PVA系樹脂薄膜的方法、或是將含硼化合物之水溶液噴霧至PVA系樹脂薄膜的方法。且以浸漬於含硼化合物之水溶液中為宜。
用於交聯之溶液溫度譬如為25℃以上，宜為30℃~85℃，更宜為40℃~70℃。浸漬時間譬如為5秒~800秒，宜為8秒~500秒。
B-6.洗淨步驟 洗淨步驟代表上係在交聯步驟後進行。洗淨步驟代表上係使PVA系樹脂薄膜浸漬於洗淨液中來進行。洗淨液之代表例可舉純水。亦可於純水中添加碘化鉀。
洗淨液溫度譬如為5℃~50℃。浸漬時間譬如為1秒~300秒。
B-7.乾燥步驟 乾燥步驟可以任意且適當的方法進行。乾燥方法可舉如自然乾燥、送風乾燥、減壓乾燥、加熱乾燥等。且宜使用加熱乾燥。由縮短乾燥時間之觀點，於進行加熱乾燥時，加熱溫度宜為50℃以下，較佳為45℃以下，尤佳為40℃以下。加熱溫度之下限並無特別限定，而為可在加熱乾燥裝置設定之下限溫度。例如為30℃。又，乾燥時間譬如為20秒~10分鐘。在一實施形態中，係以2階段以上進行加熱乾燥。此時，宜至少有任一階段的加熱溫度為上述範圍內之溫度。要進行加熱乾燥時，將加熱溫度設於上述範圍內，可製得具有非常優異耐熱性之偏光件。
C.偏光板 本發明實施形態之偏光件代表上係以在其單側或兩側積層有保護薄膜之狀態(亦即作為偏光板)做使用。在實際應用上，偏光板具有黏著劑層作為最外層。黏著劑層在代表上係成為影像顯示裝置側的最外層。在黏著劑層上，分離件係以可剝離之狀態暫時黏著，可保護黏著劑層直至實際使用前，並可形成成捲狀。
保護薄膜可使用任意且適當之樹脂薄膜。樹脂薄膜之形成材料可舉如(甲基)丙烯酸系樹脂、二乙醯纖維素、三乙醯纖維素等纖維素系樹脂、降莰烯系樹脂等環烯烴系樹脂、聚丙烯等烯烴系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯系樹脂等酯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚碳酸酯系樹脂及該等之共聚物樹脂等。另，「(甲基)丙烯酸系樹脂」意指丙烯酸系樹脂及/或甲基丙烯酸系樹脂。
在一實施形態中，上述(甲基)丙烯酸系樹脂係使用具有戊二醯亞胺結構之(甲基)丙烯酸系樹脂。具有戊二醯亞胺結構之(甲基)丙烯酸系樹脂(以下亦稱戊二醯亞胺樹脂)譬如係記載於下列文獻中：日本特開2006-309033號公報、日本特開2006-317560號公報、日本特開2006-328329號公報、日本特開2006-328334號公報、日本特開2006-337491號公報、日本特開2006-337492號公報、日本特開2006-337493號公報、日本特開2006-337569號公報、日本特開2007-009182號公報、日本特開2009-161744號公報、日本特開2010-284840號公報。本說明書中援引該等記載作為參考。
使用基材與PVA系樹脂層之積層體來製造偏光件時，可無須剝離基材而直接作為保護薄膜使用。又，亦可剝離基材後於偏光件貼合保護薄膜。 實施例
以下，以實施例來具體說明本發明，惟本發明不受該等實施例限定。又，各特性之測定方法如以下所述。 (1)單體透射率變化量Ts 於實施例及比較例中製得之積層體的偏光件側透過厚度1.0μm之接著層貼合反射型偏光件(3M公司製，商品名「DBEF」)。接下來將熱塑性樹脂基材剝離後，於該剝離面透過厚度20μm之丙烯酸黏著劑層貼合厚度1.3mm之無鹼玻璃，做成試驗試樣。將該試驗試樣在80℃之條件下加熱200小時(加熱試驗)。用附積分球之分光光度計(日本分光股份有限公司製，製品名：V7100)分別測定偏光件於試驗前與加熱試驗後的單體透射率。然後用下述式從加熱前之單體透射率Ts0及加熱試驗後之單體透射率Ts1求出單體透射率變化量Ts。 Ts(%)＝Ts1-Ts0 (2)碘含量 針對實施例及比較例中獲得之積層體的偏光件，使用螢光X射線分析裝置(Rigaku公司製，商品名「ZSX-PRIMUS II」，測定徑：ψ20mm)測定了螢光X射線強度(kcps)。另一方面，該偏光件之厚度(μm)則使用分光膜厚計(大塚電子公司製，商品名「MCPD-3000」)進行測定。從所得螢光X射線強度與厚度，以下述式求出碘含量(重量%)。 (碘濃度)＝20.5×(螢光X射線強度)/(薄膜厚度) 另，算出碘含量時之係數會依測定裝置而有所不同，而該係數可使用適當之檢量曲線求得。 (3)游離硼酸含量 以剪刀將實施例及比較例中所製得之偏光件裁切成約5mm之四方形，並取其50mg與鋼球一起充填至試料容器。之後，使用凍結粉碎裝置JFC-300(日本分析工業股份有限公司製)並使用液態氮作為冷媒，以預冷7分鐘、振動5分鐘之條件將測定試料凍結粉碎。將已粉碎之測定試料放置於室溫下約30分鐘。將所得測定試料與2-乙基-1,3-己二醇/氯仿(體積比：10/90)之混合溶液3.5mL混合，並於室溫下放置24小時。將所得混合物使用0.45μm之過濾器過濾。將所得濾液在熱板上去除氯仿後，將殘渣移至鐵氟龍(註冊商標)製分解容器，再加入酸並蓋緊。對該分解容器照射微波，進行加壓酸解。分解後，加入超純水而定容為25mL，並依下述硼酸的定量條件進行分析。 >硼酸的定量條件> 裝置名：ICP發光分析裝置SPS-3520UV(Hitachi High-Tech Science Co.製) 測定波長：B 249.848nm 將所得硼含量視為全部皆來自硼酸，而換算為硼酸含量。將該硼酸含量作為偏光件的游離硼酸含量。
[實施例1] 熱塑性樹脂基材係使用吸水率0.75%、Tg75℃之非晶質異酞酸共聚聚對苯二甲酸乙二酯(IPA共聚PET)薄膜(厚度：100μm)。於基材單面施以電暈處理，並於該電暈處理面上於25℃下塗佈以9：1之比含有聚乙烯醇(聚合度4200，皂化度99.2莫耳%)及乙醯乙醯基改質PVA(聚合度1200，乙醯乙醯基改質度4.6%，皂化度99.0莫耳%以上，日本合成化學工業公司製，商品名「GOHSEFIMER Z200」)之水溶液後使其乾燥，而形成厚度11μm之PVA系樹脂層，製出積層體。 用拉幅延伸機將所得之積層體在140℃下往與積層體之長邊方向正交之方向進行4.5倍空中延伸(延伸處理)。 接著，使積層體浸漬於液溫25℃之染色浴(碘濃度1.4重量%及碘化鉀濃度9.8重量%之水溶液)中12秒鐘，進行染色(染色處理)。 接下來將積層體浸漬於液溫25℃之洗淨浴(純水)中6秒鐘(第1洗淨處理)。 再來將之浸漬於液溫60℃之交聯浴(硼濃度1重量%及碘化鉀濃度1重量%之水溶液)中16秒鐘(交聯處理)。 接著將積層體浸漬於液溫25℃之洗淨浴(碘化鉀濃度1重量%之水溶液)中3秒鐘(第2洗淨處理)。 然後以25℃之烘箱使積層體乾燥8秒鐘(第1乾燥處理)。 最後，以25℃之烘箱使積層體乾燥13秒鐘(第2乾燥處理)，而獲得具有厚度1.2μm之PVA系樹脂層(偏光件)的積層體。所得偏光件之碘含量為18.5重量%，游離硼酸含量為0.32重量%，單體透射率為40.0%。 將所得積層體供於上述(1)之評估。將結果列於表1。
[實施例2] 於第1乾燥處理及第2乾燥處理中分別以30℃之烘箱使積層體乾燥，除此之外依與實施例1相同方式而製得具有偏光件之積層體。所得偏光件之碘含量為18.8重量%，游離硼酸含量為0.32重量%，單體透射率為39.9%。將製得之積層體供於與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[實施例3] 於第1乾燥處理及第2乾燥處理中分別以40℃之烘箱使積層體乾燥，除此之外依與實施例1相同方式而製得具有偏光件之積層體。所得偏光件之碘含量為18.6重量%，游離硼酸含量為0.39重量%，單體透射率為39.9%。將製得之積層體供於與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[比較例1] 於第2乾燥處理中以60℃之烘箱使積層體乾燥，除此之外依與實施例3相同方式而製得具有偏光件之積層體。所得偏光件之碘含量為19.1重量%，游離硼酸含量為0.45重量%，單體透射率為39.9%。將製得之積層體供於與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[比較例2] 於第1乾燥處理中以50℃之烘箱使積層體乾燥，除此之外依與比較例1相同方式而製得具有偏光件之積層體。所得偏光件之碘含量為19.2重量%，游離硼酸含量為0.48重量%，單體透射率為39.9%。將製得之積層體供於與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[比較例3] 於第1乾燥處理中以60℃之烘箱使積層體乾燥，除此之外依與比較例1相同方式而製得具有偏光件之積層體。所得偏光件之碘含量為19.3重量%，游離硼酸含量為0.57重量%，單體透射率為40.0%。將製得之積層體供於與實施例1相同之評估。將結果列於表1。
[表1]
Figure 02_image001
由表1可知，本發明之實施例之偏光件與比較例之偏光件相比，加熱試驗後之單體透射率變化量較小，而具有非常優異之耐熱性。具體而言，實施例之偏光件的Ts為0.75%~0.80%，而只要Ts為此程度之值，在實際應用上即不會產生耐熱性之問題。實施例之偏光件為薄型，且在高溫環境下之單體透射率變化量受到顯著抑制。吾等推測所述優異效果係藉由將所製得之偏光件的游離硼酸含量壓低來防止高溫環境下之多烯化，因而實現。其可解決實際做出以往連製作都非常困難之非常薄的(譬如厚度7μm以下之)偏光件所新發現的課題，實乃不可預期的優異效果。
產業上之可利用性 本發明之偏光件可廣泛應用於液晶電視、液晶顯示器、行動電話、數位相機、視訊攝影機、手持式遊戲機、汽車導航、影印機、印表機、傳真機、時鐘、微波爐等之液晶面板上。

Claims (3)

  1. 一種偏光件，由含有碘之聚乙烯醇系樹脂薄膜所構成，游離硼酸含量為0.4重量%以下，且碘含量為10重量%~25重量%。
  2. 如請求項1之偏光件，其厚度在7μm以下。
  3. 一種偏光板，包含：如請求項1或2之偏光件、與積層在該偏光件之單側或兩側的保護薄膜。
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